電離輻射防護(hù)講座-東南大學(xué)

1、輻 射 防 護(hù) 唐雙凌tshling@163.com,南 京 理 工 大 學(xué),,一 原子核物理基礎(chǔ)二 輻射照射的來源三 輻射與物質(zhì)的相互作用四 輻射的生物效應(yīng)五 核技術(shù)應(yīng)用六 輻射防護(hù)基礎(chǔ)七 核設(shè)施退役,原子核物理基礎(chǔ) 1 物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 世界上形形色色的物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的。 原子由原子核和核外電子組成。原子核內(nèi)有質(zhì)子和中子，它們統(tǒng)稱為核子。質(zhì)子帶有一個(gè)電子電荷的正電荷

2、，而中子不帶電。不同核素的原子核里含有不同數(shù)量的質(zhì)子和中子。 1 電子電荷（e） = 1.602 x 10-19 C 原子核外的電子分布在不同的殼層上，這些殼層由里向外依次稱為K、L、M、N、……等殼層，每個(gè)殼層最多可容納 2n2個(gè)電子。,原子核的結(jié)構(gòu)模型,原子核,太陽(yáng)系,原子結(jié)構(gòu),原子的直徑大約10-10m，原子核的直徑不足原子直徑的10-4。核外電子數(shù)與原子核內(nèi)部的質(zhì)子數(shù)相

3、等，所以整個(gè)原子呈中性。,原子核的符號(hào)：,原子核的質(zhì)量數(shù)：A稱為原子核的質(zhì)量數(shù)，A = Z + N原子序數(shù)：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)Z又稱為原子序數(shù)，它決定了該 核素在元素周期表里的位置,原子的幾種表示方法： ZXN 例如：92U143 ZX 例如：92U AX 例如：235U

4、 X-A 例如：U-235,A,A,235,235,同位素：具有相同原子序數(shù)但不同質(zhì)量數(shù)的核素?！　　　∪鐨洌?H)、氘 (2H) 和氚(3H)都是氫的同位素。同質(zhì)異能素：具有相同的質(zhì)量數(shù)Ａ和原子序數(shù)Ｚ但　　　　　　處于不同能態(tài)的核素稱為同質(zhì)異能素。　　　　　　如Sb-124和Sb-124m。同質(zhì)異位素：具有相同質(zhì)量數(shù)A但不同原子序數(shù)的核　　　　　　　素。如Sr-90和Y-90。,質(zhì)量單位：質(zhì)子質(zhì)量：1

5、.007276 u 中子質(zhì)量：1.008665 u電子質(zhì)量：1/1836 u原子質(zhì)量：ma ≌ Zmp + Nmn + Zme ≌ Z + N = A,原子質(zhì)量,阿伏加德羅常數(shù)： NA = 6.02 x 1023 原子（分子）/mol1 mol單原子物質(zhì)的質(zhì)量： = 6.02 x 1023 x 1.66 x 10-24g x A = A (g

6、)可見：1克氫、60克60Co，197克黃金均含有相同的 原子數(shù) NA,,元素周期表,將元素按照 Z 的順序，有規(guī)律排列形成的一張表,2 放射性和輻射 不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地放射出某種粒子或射線的現(xiàn)象，稱 為放射性。 原子核的這種轉(zhuǎn)變的行為叫做衰變。 放射性衰變放出的多余的能量形成了輻射（電離輻射）。 能夠自發(fā)衰變并發(fā)射輻射的核素稱為放射性核素。 原子核的放射性性質(zhì)和衰變

7、規(guī)律不受外界物理、化學(xué)、機(jī) 械等環(huán)境條件的影響，是原子核的內(nèi)在特征所決定的。,放射性的發(fā)現(xiàn),1896年貝可勒爾（H.Bequerel）發(fā)現(xiàn)鈾礦能發(fā)射出穿透力很強(qiáng)的不可見射線，并使照相底片感光。,貝克勒爾是法國(guó)物理學(xué)家，與居里夫婦共同獲得1903年物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)。,3 放射性核素的活度 放射性核素的活度是放射性核素多少的量度，一定量的某放射性核素的活度是該放射性核素的原子核在單位時(shí)間內(nèi)自發(fā)放射性衰變的平均

8、數(shù)。單位為秒的倒數(shù)（S-1），專用名稱是貝可（Bq）放射性活度的老單位是居里 1 Ci = 3.7 x 1010 Bq （1g Ra-226的活度）,4 放射性核素的半衰期(T1/2)和衰變常數(shù)(λ) 放射性核素的原子核的數(shù)量衰變?yōu)樵瓉淼囊话胨枰臅r(shí)間稱為該種放射性核素的半衰期，記為T1/2 。 Nt = N0 e-λt

9、 衰變常數(shù) λ = 0.693/ T1/2 每種放射性核素的半衰期是固定不變的。如：碘-131的半衰期是8天，銫-137是30年，碳-14是5730年，钚-239是24000年，鈾-238是4 470 000 000年等等。 原子核的平均壽命 τ = 1/ λ = T1/2 / 0.693,5 輻射的類型α 輻射 是氦核，有2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)

10、中子，質(zhì)量數(shù)為4 ， 帶正電。來自較大原子核的衰變。 α 粒子的穿透能力很弱，在空氣中的射程只有 幾個(gè)厘米，用紙張或皮膚就可以完全把它們擋 住。 只有當(dāng)α粒子進(jìn)入人體內(nèi)部的時(shí)候才能對(duì)人造 成危害。,β 輻射 是不穩(wěn)定核發(fā)射的電子，帶負(fù)電荷。 β粒子比α粒子小很多，穿透能力也比α粒子 大得多，可以用玻璃板或金屬板把它們完 全擋住。 β粒子可以

11、射入人們的皮膚，但也就是到達(dá)皮膚 的頂層，不會(huì)穿透很深，如果遭受大劑量的高能 β粒子照射，可能引起皮膚的燒傷（ β燒傷）。 如果β放射性核素進(jìn)入人的體內(nèi)（吸入或食入）， 可能對(duì)人的組織或器官造成危害。,γ 輻射 由不穩(wěn)定原子核發(fā)射的高能光子（電磁輻射的一種 形式，光是另一種形式的電磁輻射） γ 輻射的穿透能力比α和β輻射大很多，只有足夠 厚的致密物質(zhì)（例如鐵、鉛等）才能對(duì)γ 輻

12、射進(jìn)行 有效的屏蔽。 即使不進(jìn)入體內(nèi)， γ 輻射也能對(duì)人的內(nèi)部器官造 成劑量。,α、β、γ射線,三種射線的穿透能力,X 輻射 大多數(shù)輻射都來自放射性核素，是在放射性核素的原子核 衰變時(shí)由原子核的內(nèi)部發(fā)射出來的，但是X輻射不是這樣 產(chǎn)生的。X射線通常是用電子束轟擊金屬靶（常常是鎢靶） 時(shí)產(chǎn)生的。金屬靶中原子里的電子吸收了電子束的能量后 被激發(fā)，當(dāng)這些被激發(fā)了的原子

13、退激時(shí)，以發(fā)射X射線的 形式釋放能量?？梢?，X射線是來自金屬靶的原子，而不 是來自原子核內(nèi)部。 對(duì)X射線來說沒有半衰期，只要把電子束關(guān)掉， X射線也 就消失了。 X射線和γ射線一樣是高能光子，但是X射線是人工產(chǎn)生的。 穿透能力強(qiáng)，可對(duì)人的內(nèi)部器官造成劑量。,,中子輻射 不穩(wěn)定原子核發(fā)射的中子，尤其是在核裂變或核聚變 的過程中發(fā)射的 除了宇宙射線中的中子以外，中子通常

14、是人工產(chǎn)生的。 中子不帶電，穿透能力會(huì)很強(qiáng) 與物質(zhì)或人的組織相互作用時(shí)，可能發(fā)射β和γ輻射 要求用小原子序數(shù)的物質(zhì)（如水、石蠟等）進(jìn)行屏蔽,各種輻射的靜態(tài)特性,,二　輻射照射的來源 ? 天然輻射源 ? 人工輻射源天然輻射源： 宇宙輻射和宇生輻射：來自宇宙空間的高能粒子能穿過地球大氣到達(dá)人 的生存環(huán)境的輻射和宇宙輻射與大氣相互作用產(chǎn)生的輻射（

15、C-14等） 陸生輻射：存在于陸地土壤、巖石、水等物質(zhì)中的天然放射性核素發(fā)生 的輻射，主要是鈾（鐳）、釷、鉀等。 人體內(nèi)的天然放射性核素（主要是K-40）對(duì)人的照射 氡（含Rn-220）及其子體對(duì)人的照射（本屬于陸生輻射，由于其對(duì)劑量 貢獻(xiàn)的重要性，在國(guó)民劑量統(tǒng)計(jì)時(shí)常單列） 從輻射防護(hù)角度看，天然輻射源（除人類活動(dòng)增高了的天然輻射外）一般是不可控的或很難控制

16、的，其中氡及其子體是個(gè)例外。,宇宙輻射 來自其它星球（如太陽(yáng)）或宇宙空間的輻射，主要由中子質(zhì)子、電子和介子等高能粒子組成。這些粒子有很強(qiáng)的穿透能力，可以到達(dá)地球，對(duì)人類造成外照射。 宇宙射線的強(qiáng)度隨海拔高度的增加而增大，所以在高原旅行、航空和航天飛行時(shí)會(huì)受到更強(qiáng)的宇宙輻射照射。宇生輻射 宇宙射線和大氣層及地表空氣中的物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的放射性核素或輻射。宇生放射性核素大約有二十多種，其中

17、3H、14C、7Be、22Na等貢獻(xiàn)較大。,陸地天然存在的三個(gè)放射系： 釷系 鈾系 錒-鈾系 每個(gè)放射系的第一個(gè)核素的半衰期都非常長(zhǎng)。,釷系是由232Th開始，經(jīng)10次衰變到達(dá)穩(wěn)定核208Pb。該系中各核素的質(zhì)量數(shù)為4的整數(shù)倍，顧亦稱為4n系。 鈾系是由238U開始的，經(jīng)過14次衰變到達(dá)穩(wěn)定核206Pb，該系中各核素的質(zhì)量數(shù)為4n+2，顧亦稱為4n+2系

18、。 錒-鈾系是由235U開始的，經(jīng)過11次衰變到達(dá)穩(wěn)定核207Pb，該系中各核素的質(zhì)量數(shù)為4n+3，顧亦稱為4n+3系。 在天然放射系中缺少4n+1系，后來用人工方法發(fā)現(xiàn)了這一放射系，其中半衰期最長(zhǎng)的核素是237Np，稱為镎系。 從天然輻射對(duì)人類輻射劑量的貢獻(xiàn)考慮，常常把天然輻射分為宇宙輻射、陸生輻射、體內(nèi)天然輻射源和氡（包括Rn-222和Rn-220及其子體）。,90,

19、82,82,82,,92,92,人工輻射源：由于人類活動(dòng)增加的輻射源，造成對(duì)人的照射 和對(duì)環(huán)境的影響 醫(yī)療照射：人們?yōu)榱酸t(yī)學(xué)診斷和治療而接受的輻射照射 （受照人員包括患者或受檢者、陪護(hù)家屬或親友、 生物醫(yī)學(xué)研究的志愿人員）注意 醫(yī)療照射是人工輻射中對(duì)人的照射劑量貢獻(xiàn)最大的一項(xiàng)； 可以

20、運(yùn)用實(shí)踐的正當(dāng)性和輻射防護(hù)最優(yōu)化原則對(duì)醫(yī)療照射進(jìn) 行控制，但劑量限值不適用于醫(yī)療照射。 醫(yī)療人員在實(shí)施醫(yī)療照射時(shí)應(yīng)以GB18871-2002提供的指導(dǎo)水 平為指南，在保證疹療質(zhì)量的前提下盡量減少劑量。,,人工輻射源 （續(xù)）核試驗(yàn) 核試驗(yàn)始于1945年，在冷戰(zhàn)時(shí)期，特別是1954-1958和1961-1962年間核試驗(yàn)的次數(shù)較多，大規(guī)模的大氣核試驗(yàn)到1980年基本停止，前兩年印巴曾有核試驗(yàn)，但次數(shù)和規(guī)模

21、都有限。地下核試驗(yàn)則延續(xù)到上世紀(jì)末。 大氣核試驗(yàn)會(huì)向環(huán)境釋放大量的放射性物質(zhì)，彌散范圍很大，但是其中很多放射性核素的半衰期很短，長(zhǎng)期影響不大。地下核試驗(yàn)釋放的放射性物質(zhì)要少得多。 據(jù)UNSCEAR的統(tǒng)計(jì)（2000年）現(xiàn)在核試驗(yàn)遺留放射性物質(zhì)造成的全球人均年劑量約為0.005 mSv。,人工輻射源 （續(xù)）重大核事故 一般地說，盡管核事故會(huì)向環(huán)境釋放較多的放射性物質(zhì)，但是影響范圍有限。只

22、有極其嚴(yán)重的核事故才有可能影響廣大地區(qū)。切爾諾貝利核電站事故是一次具有幾乎全球放射性影響后果的核電站事故。 切爾諾貝利核電站事故釋放的放射性物質(zhì)主要散布在歐洲國(guó)家，其中尤以白俄羅斯、烏克蘭和俄羅斯為甚，此外，北半球的很多國(guó)家（包括我國(guó)）當(dāng)時(shí)都可以測(cè)量到該事故釋放的放射性物質(zhì)，釋放到南半球的放射性物質(zhì)就很少了。 據(jù)UNSCEAR的統(tǒng)計(jì)（2000年）現(xiàn)在切爾諾貝利核電站事故遺留的全球人均年劑量大約為0.002

23、 mSv。（人均天然照射約為2~3 mSv ）,人工輻射源 （續(xù)）核能生產(chǎn) 核能以清潔、安全著稱，現(xiàn)在是以鈾、钚為燃料的核裂變發(fā)電，不久可能實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電，核燃料將不成問題。 據(jù)IAEA的統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界有大約450座核電站在運(yùn)行，總裝機(jī)容量超過了350GW，提供全世界總用電量的大約17%。 核電站在正常運(yùn)行情況下向環(huán)境釋放的放射性物質(zhì)很少，其中一些放射性核素的半衰期很短，對(duì)環(huán)境的

24、影響很小。據(jù)UNSCEAR的統(tǒng)計(jì)（2000年），核能生產(chǎn)造成的全球人均年劑量大約為0.0002 mSv。,根據(jù)輻射類型列出了常用的主要放射源（179頁(yè)）,三 輻射與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用　γ射線與物質(zhì)的相互作用　中子與物質(zhì)的相互作用,帶電粒子與物質(zhì)的相互作用激發(fā) 當(dāng)帶電粒子通過組成物質(zhì)的原子核附近時(shí)，傳遞給原子核外圍軌道電子的能量不足以使其脫離原子核的束縛，而使軌道電子從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，即使原子激發(fā)。

25、激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，當(dāng)電子由高能態(tài)返回低能態(tài)時(shí)以發(fā)射光子（或x射線）的形式釋放能量。,電離 當(dāng)帶電粒子的能量較大時(shí)，可使原子的軌道電子脫離原子核的束縛，成為自由電子，并使原子核帶正電，這個(gè)過程稱為電離。一次電離生成一對(duì)離子（帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的原子核）。 如果自由電子具有足夠的能量還可以產(chǎn)生次級(jí)電離或激發(fā)。 由于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生一對(duì)離子所需要的能量也不同，如空氣需32.5eV，而鍺只需2.94eV。

26、 不同的帶電粒子的電離密度不同，如α粒子的電離密度要比β粒子大很多。（重型炮彈與子彈）,散射 帶電粒子通過物質(zhì)的原子核附近時(shí)受庫(kù)侖場(chǎng)的作用而改變運(yùn)動(dòng)方向。 散射角為180o的散射稱為反散射，較輕的帶電粒子比較重的帶電粒子反散射顯著得多。如β粒子的反散射是測(cè)量中要注意的一個(gè)問題。,物質(zhì)對(duì)帶電粒子的吸收是激發(fā)、電離和散射作用的結(jié)果，帶電粒子在經(jīng)歷上述作用的過程中逐漸喪失能量，運(yùn)動(dòng)速度減小，直至停止。 帶電粒

27、子在物質(zhì)中穿過的距離稱為射程。α粒子的射程比β粒子小很多。,γ射線與物質(zhì)的相互作用 γ射線不帶電，是一種電磁輻射，是一群能量較高的光子。γ射線在與物質(zhì)原子的一次碰撞中損失其大部或全部能量，并使自己的強(qiáng)度減弱，直至消失。γ射線與物質(zhì)的相互作用主要有以下三種方式 ：,光電效應(yīng)。 當(dāng)γ光子通過物質(zhì)的原子核附近時(shí)，與原子核的束縛電子相互作用，光子將其全部能量傳遞給某個(gè)束縛電子，使其發(fā)射出去成為自由電子，同時(shí)光子消失，這個(gè)過程稱

28、為光電效應(yīng)。在光電效應(yīng)過程中發(fā)射出來的電子叫做光電子。 γ光子交給束縛電子的能量中，一部分用來使束縛電子脫離原子核的束縛而成為光電子（電離能），另一部分作為光電子的動(dòng)能。 用以衡量發(fā)生光電效應(yīng)可能性大小的量稱為截面，截面越大發(fā)生光電效應(yīng)的可能性越大。一般地說， γ光子的能量較低，而與γ光子相互作用的物質(zhì)原子核的原子序數(shù)（Z）越大，光電效應(yīng)截面也越大，當(dāng)γ光子的能量超過2MeV時(shí)光電效應(yīng)就不明顯了。這就是采用高原子序數(shù)的探

29、測(cè)元件探測(cè)γ輻射的原因。出于相同的原因，通常選用高原子序數(shù)的物質(zhì)（例如鉛）作為γ輻射的屏蔽材料。 光電效應(yīng)被廣泛用于核素識(shí)別和測(cè)量。,康普頓-吳有訓(xùn)效應(yīng) γ光子與原子的核外電子發(fā)生非彈性碰撞，將一部分能量轉(zhuǎn)移給核外電子，使其脫離原子核的束縛而成為反沖電子（稱為康普頓電子），而散射光子的能量和運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變。散射光子的能量隨散射方向的不同而不同。這樣，單一能量的入射光子經(jīng)康普頓效應(yīng)以后，其能量就不是單一的了，而是連續(xù)分布的。

30、 一般地說，康普頓效應(yīng)的截面隨入射光子能量的增加而減小。,電子對(duì)效應(yīng) 當(dāng)γ光子從物質(zhì)原子核附近經(jīng)過時(shí)，在原子核的作用下，γ光子轉(zhuǎn)化為一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子。這種過程稱為電子對(duì)效應(yīng)。根據(jù)能量守恒定律，只有當(dāng)入射光子的能量大于兩個(gè)電子相當(dāng)?shù)哪芰浚? mec2，大約為1.02 Mev）時(shí)才有可能發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)。入射光子的能量一部分轉(zhuǎn)換為兩個(gè)電子的靜止質(zhì)量（大約為1.02 Mev），其余部分成為它們的動(dòng)能。,γ光子通過物質(zhì)時(shí)，經(jīng)

31、與物質(zhì)的原子發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)或電子對(duì)效應(yīng)而損失能量。這三種效應(yīng)對(duì)于入射光子的能量和吸收物質(zhì)的原子序數(shù)有一定的依賴關(guān)系，因而對(duì)于不同的光子能量和吸收物質(zhì)，這三種效應(yīng)的相對(duì)重要性是不同的。概括地說，（1）對(duì)于低能γ射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，光 電效應(yīng)占有優(yōu)勢(shì)。（2）對(duì)于中能γ射線和原子序數(shù)低的吸收物質(zhì)，康 普頓效應(yīng)占有優(yōu)勢(shì)。（3）對(duì)于高能γ射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，電 子對(duì)效應(yīng)占有優(yōu)勢(shì)。,中子

32、與物質(zhì)的相互作用 與上述輻射不同，中子不與吸收物質(zhì)的核外電子相互作用。 原子核對(duì)中子的散射 入射中子改變運(yùn)動(dòng)方向或損失一部分能量。在彈性散射中，入射中子和碰撞原子核的總動(dòng)量不變，靶核不發(fā)生狀態(tài)的變化。在非彈性碰撞中，中子損失一部分能量使原子核激發(fā)，激發(fā)核放出γ光子后回到正常狀態(tài)。 中子俘獲 入射中子進(jìn)入靶物質(zhì)的原子核內(nèi)部被靶核俘獲，形成一個(gè)新的不穩(wěn)定核。這個(gè)不穩(wěn)定核通過發(fā)射γ光子、α粒子

33、、 β粒子而蛻變，這個(gè)過程稱為中子俘獲 核反應(yīng) 入射中子進(jìn)入重原子核內(nèi)部可能使重核裂變，即發(fā)生核反應(yīng)（裂變反應(yīng)）,核反應(yīng)與核能 一般地說，核反應(yīng)可以用下式表示 a + A → b + B 也可以表示為 A(a, b)B其中，a是入射粒子；A是靶核；b是出射粒子；B是剩余核。 —— 核裂變 —— 核聚變 核聚

34、變的理論研究至少開始于半個(gè)世紀(jì)以前，并已經(jīng) 獲得重要成果，但是受控核聚變的實(shí)際應(yīng)用尚處于研 究和實(shí)驗(yàn)階段?？梢灶A(yù)期，實(shí)現(xiàn)核聚變發(fā)電的日子也 不會(huì)很遠(yuǎn)了。 2H + 3H → 4He + n + 能量 這里不做深入討論。,核裂變

35、 核裂變可以分為自發(fā)裂變和誘發(fā)裂變。能自發(fā)地發(fā)生核裂變的核很少，如244Cm、249Bk、252Cf、255Fm等 誘發(fā)核裂變是具有一定能量的入射粒子（主要是中子）轟擊靶核而使靶核分裂的反應(yīng)。如： n + 235U → 236U* → X + Y (裂變碎片）+ 3n問題：乏燃料中的放射性核素？什么是臨界事故？主要危害？,核能產(chǎn)生的能量巨大

36、 燃燒 1 kg鈾-235放出的熱量： 19 600 000 000 千卡 燃燒 1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤放出的熱量： 7 000 千卡 燃燒 1 L重油放出的熱量： 9 900 千卡 燃燒 1 m3天然氣放出的熱量： 9 800 千卡 1 k

37、g鈾-235 相當(dāng)于2800 t標(biāo)準(zhǔn)煤（扣除核燃料制備消耗的能量，包括開采、濃縮等，約相當(dāng)于2500 t標(biāo)準(zhǔn)煤） 或 1979798 L重油 或 2000000 m3天然氣,核能與煤電的比較： 一座100萬千瓦核電站： 一年需核燃料20-30噸

38、 每年排放很少量的放射性物質(zhì)（所致居民劑量只有 0.00002 mSv） 不排放溫室氣體 一座100萬千瓦煤電站： 一年需燃煤200-300萬噸 每年排出~20多萬噸爐渣、600-700萬噸CO2、 5-10萬噸SO2、2-3千噸顆粒物

39、、少量放射性物質(zhì)等,四 輻射的生物效應(yīng)輻射的生物效應(yīng)輻射會(huì)在何種水平產(chǎn)生何種健康效應(yīng)放射源有多危險(xiǎn),輻射的生物效應(yīng)細(xì)胞的構(gòu)成 細(xì)胞是由一個(gè)核和圍繞細(xì)胞核的細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜構(gòu)成 。 核內(nèi)有特定數(shù)目的染色體，染色體是生物遺傳、變異的 物質(zhì)基礎(chǔ) 。 染色體的主要成分是兩種重要的有機(jī)化合物―DNA(脫氧 核糖核酸)和蛋白質(zhì) 。 DNA是長(zhǎng)的雙鏈狀的大分子，一個(gè)DNA分子上包含

40、多個(gè) 基因(決定著遺傳特性)。,輻射與細(xì)胞的相互作用 輻射照射通過電離或激發(fā)將能量傳遞給細(xì)胞，使細(xì)胞內(nèi)的分子或原子受 到損傷。 輻射粒子與DNA分子作用，可能造成DNA分子的單鏈斷裂或雙鏈斷裂。單 鏈斷裂細(xì)胞可自行修復(fù)，雙鏈斷裂可造成錯(cuò)誤修復(fù)(變異)，甚至細(xì)胞死 亡。 輻射造成DNA分子的雙鏈斷裂將造成細(xì)胞損傷 ，損傷分為兩種情況: 1).細(xì)胞死亡:體細(xì)胞

41、死亡將造成功能障礙，生殖細(xì)胞死亡將造成不孕 2).細(xì)胞變異(錯(cuò)誤修復(fù)):體細(xì)胞變異將造成腫瘤，生殖細(xì)胞變異將造 成遺傳效應(yīng)(剛好變異的精子或卵子結(jié)合形成授精卵時(shí))。 如果一個(gè)器官或組織有足夠多的細(xì)胞被殺死，則將喪失器官的功能（確 定性效應(yīng)）。受影響的細(xì)胞越多則功能喪失得越嚴(yán)重。 變異了的細(xì)胞可能仍保持繁殖能力，可能形成變異細(xì)胞的克隆，最終致 癌。（隨機(jī)性效應(yīng)）,輻射的生物

42、效應(yīng) 確定性效應(yīng) ——只有當(dāng)接受的輻射劑量超過一定的劑量閾值 時(shí)才會(huì)發(fā)生（有閾），嚴(yán)重程度隨劑量的增 加而增加。這種效應(yīng)亦可稱為組織反應(yīng) 　　　　　　?。═issue reaction) 隨機(jī)性效應(yīng)——其發(fā)生的概率（而非嚴(yán)重程度）大致與所受

43、 劑量成正比關(guān)系，即線性無閾假設(shè)（LNT） 每一種、或每一次照射所致的危害都不因其它輻射照射的存在而改變，即可以將不同來源不同性質(zhì)的照射分別處理，分別尋求最合理和有效的防護(hù)。,生物效應(yīng)與輻射劑量的關(guān)系,放射源分類原則 (國(guó)家環(huán)保總局2005年第62號(hào)公告）參照國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定，按照放射源對(duì)人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，從高到低將放射源分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類，V類源的下限活度值為

44、該種核素的豁免活度。 （一）Ⅰ類放射源為極高危險(xiǎn)源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾分鐘到1小時(shí)就可致人死亡；（二）II類放射源為高危險(xiǎn)源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾小時(shí)至幾天可致人死亡；（三）III類放射源為危險(xiǎn)源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾小時(shí)就可對(duì)人造成永久性損傷，接觸幾天至幾周也可致人死亡； （四）Ⅳ類放射源為低危險(xiǎn)源?；静粫?huì)對(duì)人造成永久性損傷，但對(duì)長(zhǎng)時(shí)間、近距離接觸這些放射源的人可能造成可恢復(fù)的臨時(shí)性損傷；（五）Ⅴ

45、類放射源為極低危險(xiǎn)源。不會(huì)對(duì)人造成永久性損傷。,2024/3/28,58,事故分析: 2001年9月2日凌晨，某施工隊(duì)在探傷檢測(cè)后，將放射源（192Ir）從儀器中掉出，遺留在工地上。一工作人員在第二天上班時(shí)，發(fā)現(xiàn)放射源并拾起,雙手來回玩耍、觀看約20min，然后放入左褲兜；2小時(shí)后放入工具箱內(nèi)，并在工具箱邊吃飯、休息，下午下班洗澡時(shí)，發(fā)現(xiàn)右大腿有2x2cm的充血性紅斑。當(dāng)晚入院治療。,2024/3/28,59,受照劑量：

46、 全身劑量：1.0Gy±0.5 局部劑量：右大腿皮膚 100Gy 右大腿骨中心 8Gy 左大腿 10～15Gy 手部 10～20Gy 胸部 10～15Gy,2024/3/28,60,+1d,+2d,2024/3/28,輻射安全與防護(hù)培訓(xùn)法律法規(guī)部分,61,+9d,一些

47、常見放射源或活動(dòng)所造成的輻射劑量,2024/3/28,64,伽馬輻照裝置,濕式貯源輻照裝置全景圖,干式貯源輻照裝置全景圖,五 核技術(shù)應(yīng)用（舉例）,2024/3/28,65,電子束輻照裝置,,,,2024/3/28,66,源不離開裝置（屏蔽）,伽馬探傷裝置,有快門結(jié)構(gòu) 源通過氣壓裝置移到曝光位置,2024/3/28,67,管道爬行探傷裝置,2024/3/28,68,特殊應(yīng)用：陸上管道 、海底管道采用外部輻射源提供走/停的信息外

48、部控制源一般采用137Cs。,管道爬行探傷裝置,2024/3/28,69,三個(gè)主要部件： X線管控制板高壓電纜,X射線探傷設(shè)備,通過探測(cè)器測(cè)量穿過被檢查物質(zhì)的射線量。典型采用GBq的137Cs,密度測(cè)量?jī)x,密度測(cè)量?jī)x,核子秤,傳送帶稱重儀器,核子秤,傳送帶稱重儀器,通常一個(gè)或多個(gè)儀器和探測(cè)器被用作“開/關(guān)”，用來控制料箱或料斗中物料的位置等，大、厚壁容器可能使用GBq的 60Co 。,物位測(cè)量?jī)x Level Gauge

49、s,,,源,2024/3/28,75,固定核子測(cè)量－－料位計(jì),2024/3/28,76,固定核子測(cè)量－－厚度測(cè)量?jī)x,濕度/密度計(jì),,,n,密度測(cè)量：伽馬源(137Cs)推出屏蔽室到源棒末端，并位于被測(cè)物質(zhì)中進(jìn)行測(cè)量。,濕度測(cè)量：儀器里中子源(通常是 241Am-Be)通過中子散射測(cè)定濕度。,2024/3/28,78,鉆井測(cè)量,2024/3/28,79,介入放射學(xué)透視設(shè)備,2024/3/28,80,CT診斷裝置,2024/3/28,輻射安

50、全與防護(hù)培訓(xùn)法律法規(guī)部分,81,伽馬遠(yuǎn)距離治療裝置,2024/3/28,82,Co－60 放射源,2024/3/28,輻射安全與防護(hù)培訓(xùn)法律法規(guī)部分,83,醫(yī)用直線加速器,2024/3/28,84,伽馬刀,2024/3/28,85,高劑量率近距離放射治療裝置,,Varian,2024/3/28,86,锝－99,常用的放射性藥物,2024/3/28,輻射安全與防護(hù)培訓(xùn)法律法規(guī)部分,87,碘－131,常用的放射性藥物,2024/3/28,8

51、8,伽馬相機(jī) Gamma Cameras,六 輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 1 輻射防護(hù)是一門多學(xué)科的綜合性應(yīng)用科學(xué) 首先要建立正確的理念、策略和原則，并將這些理念、策略和原則通過立法變成國(guó)家法規(guī)，制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立相應(yīng)的管理體系（infra-structure）。然后要有達(dá)成輻射防護(hù)（減少照射和污染）目標(biāo)的技術(shù)、技巧和手段。,輻射防護(hù)的基本內(nèi)容：1 輻射防護(hù)的基本理念、原理和基本概念2 法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)施3 安全設(shè)施

52、的設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量保證4 防護(hù)措施與技術(shù)5 輻射環(huán)境保護(hù)：放射生態(tài)學(xué)、放射性污染物的傳輸、環(huán)境學(xué)6 輻射監(jiān)測(cè)與輻射劑量7 現(xiàn)場(chǎng)輻射防護(hù)8 醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)與救治9 核安全10 培訓(xùn)與再培訓(xùn)11 核與輻射事故的應(yīng)急準(zhǔn)備與應(yīng)急響應(yīng)12 輻射生物效應(yīng)、基礎(chǔ)研究,3 輻射防護(hù)體系1） 實(shí)踐和干預(yù) 為了管理需要，將人類活動(dòng)分為實(shí)踐和干預(yù)兩大類: 實(shí)踐：任何引入新的照射源或照射途徑、或擴(kuò)大受照人員范圍、

53、或改變現(xiàn)有源的照射途徑網(wǎng)絡(luò)，從而使人們受到的照射或受到照射的可能性或受到照射的人數(shù)增加的人類活動(dòng)。(CBSS附錄J) 這種活動(dòng)是人類自主進(jìn)行的，按照自己的意愿（可能是決策部門的決策）開始、繼續(xù)并可以停止的涉及輻射照射的活動(dòng)，如果停止了這種活動(dòng)，其伴隨的輻射照射也就不會(huì)發(fā)生。,干預(yù)： 任何旨在減少或避免不屬于受控實(shí)踐的或因事故而失控的源所致的照射或照射可能性的行動(dòng)。(CBSS附錄J) 是

54、放射源已經(jīng)存在，人類為了保護(hù)自己和環(huán)境不得不采取的行動(dòng)，這種行動(dòng)是補(bǔ)救性質(zhì)的。 干預(yù)情況有兩類： A 要求采取防護(hù)行動(dòng)的應(yīng)急照射情況； B 要求采取補(bǔ)救行動(dòng)的持續(xù)照射情況。,2） 輻射防護(hù)體系：對(duì)實(shí)踐的輻射防護(hù)體系：       1 涉及輻射的實(shí)踐，除了對(duì)受照個(gè)人或社會(huì)能產(chǎn)生足夠的利益可以抵償它所引起的輻射危害的，就不得采用（實(shí)踐的正當(dāng)性）；

55、      2 對(duì)一項(xiàng)實(shí)踐中的任一特定源，個(gè)人劑量的大小、受照的人數(shù)、以及在不是肯定受到照射的情況下其發(fā)生的可能程度，在考慮了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素后，應(yīng)當(dāng)全部保持在可以合理做到的盡量低的程度。這一程度應(yīng)當(dāng)受到限制個(gè)人劑量的約束（劑量約束），對(duì)潛在照射則應(yīng)受到限制個(gè)人危險(xiǎn)的約束（危險(xiǎn)約束），以便限制內(nèi)在的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)判斷容易帶來的不公平（輻射防護(hù)的最優(yōu)化，ALARA）;  

56、60;   3 個(gè)人受到所有有關(guān)實(shí)踐聯(lián)合產(chǎn)生的照射，應(yīng)當(dāng)遵守劑量限值，或者在潛在照射情況下遵守對(duì)危險(xiǎn)的某些控制。其目的是為了保證個(gè)人不會(huì)受到從這些實(shí)踐來的在正常情況下被斷定為不可接受的輻射危險(xiǎn)。不是所有的源均能在源的所在處采取行動(dòng)施加控制，所以在選定劑量限值前應(yīng)先規(guī)定哪些源應(yīng)包括在內(nèi)作為有關(guān)的源（個(gè)人劑量限值）。 前兩個(gè)原則是源相關(guān)的，而最后一個(gè)原則是人相關(guān)的。,對(duì)“干預(yù)”的輻射防護(hù)基本原則是：（1）

57、擬議中的干預(yù)應(yīng)當(dāng)利多于害，即由于降低劑量而減少的危害，應(yīng)當(dāng)足以說明干預(yù)本身帶來的危害與代價(jià)，包括社會(huì)代價(jià)在內(nèi)，是值得的。（2）干預(yù)的形式、規(guī)模及持續(xù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)謀求最優(yōu)化，使得降低劑量而獲得的凈利益，即減低輻射危害而得到的利益扣除干預(yù)帶來的危害后為最大值。劑量限值不適用于干預(yù)（事故搶救時(shí)）。,實(shí)踐的正當(dāng)性 人類從事的每一項(xiàng)實(shí)踐都是為了獲取一定的利益，這種利益可能是對(duì)涉及的個(gè)人或群體的，也可能是對(duì)整個(gè)社會(huì)的。但是進(jìn)行該項(xiàng)

58、實(shí)踐也要付出代價(jià)。將一項(xiàng)實(shí)踐的代價(jià)和利益進(jìn)行權(quán)衡，如果利益大于代價(jià)，那么這項(xiàng)實(shí)踐是正當(dāng)?shù)?，反之是不正?dāng)?shù)摹?從輻射防護(hù)意義上講，通常關(guān)注的是一項(xiàng)實(shí)踐所帶來的利益是否大于該項(xiàng)實(shí)踐所招致的附加照射的危害，這只是一項(xiàng)實(shí)踐的正當(dāng)性判斷所需考慮的諸多因素中的一部分，而不是全部。例如，當(dāng)考慮建設(shè)核電站的正當(dāng)性時(shí)，除了輻射防護(hù)因素外，至少還要考慮國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)、各地的能源需求、國(guó)家的經(jīng)費(fèi)安排等，甚至還要考慮國(guó)際安全

59、、政治因素和公眾關(guān)系等。顯然這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了輻射防護(hù)的范圍，是輻射防護(hù)人員所力不能及的。可見，實(shí)踐的正當(dāng)性判斷往往不是由輻射防護(hù)人員或輻射防護(hù)機(jī)關(guān)單獨(dú)做出的，而是由高層決策機(jī)關(guān)，甚至是國(guó)家主管部門做出的。輻射防護(hù)人員或部門的職責(zé)是將他們輻射防護(hù)因素的判斷提供給決策機(jī)關(guān)，供他們綜合考慮。,輻射防護(hù)的最優(yōu)化 最優(yōu)化原則是輻射防護(hù)體系的重點(diǎn)， 它回答的問題是，什么水平的防護(hù)是最優(yōu)的？用什么方案達(dá)到這一防護(hù)水平？ 利益≥代價(jià)

60、（包括風(fēng)險(xiǎn)） B = V – ( P + X + Y ) ≥ 0 dB/dS = 0 d(X+Y)/dS = 0 B: 實(shí)踐的純利益 V：實(shí)踐的毛利益 P：生產(chǎn)成本 X：輻射防護(hù)成本 Y：輻射危害代價(jià),健康危害的貨幣代價(jià) Y,輻射防護(hù)代價(jià) X,健康危害和防護(hù)的總代價(jià)X + Y,集體劑量 S,最優(yōu)化評(píng)價(jià)重要指標(biāo)是集體劑量。 最優(yōu)化討

61、論的是低于確定性效應(yīng)劑量范圍的問題。 最優(yōu)化防護(hù)水平的選取要受到劑量限值的約束，這是為了限 制由于實(shí)踐的利益和危害在社會(huì)成員之間分布的過分不公平。 輻射防護(hù)最優(yōu)化原則應(yīng)貫徹于設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)作等的全過程。 良好的最優(yōu)化設(shè)計(jì)可以為運(yùn)行階段的輻射防護(hù)最優(yōu)化打下良 好的基礎(chǔ)。 輻射防護(hù)最優(yōu)化是對(duì)輻射防護(hù)問題做出決策的過程。需要決 策的問題是應(yīng)當(dāng)選取什么樣的防護(hù)水平，怎樣達(dá)到這一防護(hù)

62、 水平。最優(yōu)化的防護(hù)水平不是一成不變的，隨著技術(shù)和手段 的進(jìn)步和防護(hù)代價(jià)的改變，今天認(rèn)為是最優(yōu)的防護(hù)水平可能 明天就不是最優(yōu)的了，所以輻射防護(hù)最優(yōu)化追尋的是一個(gè)不 斷發(fā)展的目標(biāo)。,劑量限制 GB18871-2002中規(guī)定的劑量限值適用于實(shí)踐引起的照射，不適用于醫(yī)療照射，也不適用于無任何主要責(zé)任方負(fù)責(zé)的天然源照射。應(yīng)用個(gè)人劑量限值時(shí)應(yīng)注意的問題——限值不是危險(xiǎn)與安全的分界線——沒有正當(dāng)理由長(zhǎng)

63、期在接近劑量限值的條件下工作是不恰當(dāng)?shù)摹词棺袷亓藙┝肯拗担策€要遵守輻射防護(hù)最優(yōu)化原則——?jiǎng)┝肯拗凳亲顑?yōu)化的約束條件——不可將劑量限值直接用于設(shè)計(jì)和工作安排，劑量限值不是滿意防護(hù)的目 標(biāo),公眾照射的劑量限制： 由于通常是通過對(duì)源的控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)公眾照射的控制，所以在公眾照射控制中廣泛地使用源相關(guān)的劑量約束值。但是源相關(guān)的劑量約束值只考慮了單一源的照射，而沒有考慮個(gè)人遭受的總照射，所以還是需要規(guī)定

64、個(gè)人相關(guān)的劑量限值。 GB18871-2002規(guī)定，公眾照射的個(gè)人年劑量限值是1 mSv。,5 輻射防護(hù)技術(shù)1) 輻射照射網(wǎng)絡(luò) 人及其環(huán)境是怎樣遭受到輻射的影響 源項(xiàng)——途徑——人（劑量、效應(yīng)）,源項(xiàng)：可能對(duì)人產(chǎn)生輻射照射的所有輻射源 關(guān)注：是否可以控制、如何控制、對(duì)劑量 的貢

65、獻(xiàn) 天然輻射源：多數(shù)是不可控制的，氡是個(gè)例外 人工輻射源：多數(shù)是可以控制的,對(duì)源項(xiàng)的控制 就環(huán)境保護(hù)和輻射防護(hù)而言，對(duì)源項(xiàng)實(shí)施控制效果最好，如果可能，就應(yīng)當(dāng)對(duì)放射性源項(xiàng)進(jìn)行控制，如： 根據(jù)實(shí)踐的正當(dāng)性原則決定源項(xiàng)的引入（項(xiàng)目、程 序?qū)徟龋?依據(jù)輻射防護(hù)最優(yōu)化原則將源項(xiàng)的大小減到最小 通過管理和技術(shù)手段減小源項(xiàng)對(duì)劑量的貢獻(xiàn)，如減 少和控制放射性物質(zhì)的排放、對(duì)源項(xiàng)的包容

66、、對(duì)源 項(xiàng)的屏蔽等,途徑：輻射源到人的過程和媒介 關(guān)注：輻射源是通過怎樣的過程和通過哪些媒介 實(shí)現(xiàn)對(duì)人的照射、是否可以控制或改變、 怎樣控制或改變、放射性物質(zhì)在環(huán)境（主 要是大氣、水體和生物鏈）中的轉(zhuǎn)移規(guī)律、 環(huán)境后果評(píng)價(jià)技術(shù),

67、途徑（續(xù)）對(duì)途徑的控制 阻斷從源到人的照射途徑，如不食用被放射性物質(zhì)污染的食物和飲水、用清潔飼料取代污染飼料、放射性廢液的固化使其不易擴(kuò)散、高放廢物的地質(zhì)處置、核事故時(shí)實(shí)施隱蔽，利用隱蔽場(chǎng)所的密閉性阻止吸入放射性、服用碘片等 改變從源到人途徑從而控制和減小源對(duì)劑量的貢獻(xiàn)，如核設(shè)施建高煙囪減小對(duì)附近居民和職工的影響、通風(fēng)減少放射性物質(zhì)的擴(kuò)散和積累等,人 ：接受輻射照射的主體，輻射照射對(duì)人產(chǎn)生劑量， 進(jìn)而造成健康

68、效應(yīng)或發(fā)生健康效應(yīng)的可能性關(guān)注：所接受的輻射照射的量度（照射量、劑量）， 人接受輻射照射后會(huì)產(chǎn)生什么有害的健康效應(yīng)， 個(gè)人防護(hù)；輻射的生物效應(yīng)，劑量——效應(yīng)關(guān) 系、為輻射防護(hù)理論提供生物學(xué)基礎(chǔ),人（續(xù)）個(gè)人防護(hù) 防止人體直接接觸放射性物質(zhì)和避免與減少放射性 物質(zhì)污染的防護(hù)服、手套、鞋罩、氣衣、防護(hù)眼鏡 等 對(duì)外照射的防護(hù) 對(duì)